@ 2015.12.21 , 19:00

在实验室设计雪花

Ken Libbrecht的主业是在加州理工学院的实验室里研究雪花,他甚至有一台高科技雪花机器,能够设计各种形状和大小的雪花。

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左图为他设计的雪花之一,它是一片在水蒸气中得来的真正冰晶,但其是在实验室的控制环境下形成。它们也能被称作人工晶体,不过Libbrecht更喜欢称其为设计师雪花,因为他能够通过改变晶体形成时的温度和湿度来设计雪花的最终形状。

他将其当做一种新型冰雕,只不过他并没有用到大块冰,而是通过添加水蒸气得到他想要的晶体结构。受到冰形成规则的限制,他无法得到任意想要的雪花形状,他只能做出一些好看的雪花。

设计这样的雪花是一件新奇的事情,到目前为止他可能是世界上唯一一个雪花晶体艺术家。下面是他设计的一些雪花照片。

他怎么做到的?

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刚开始他做了许多小型六角冰晶,并将其放到一些蓝宝石基片上(玻璃也行,蓝宝石更好)。接着他轻轻地向晶体上吹潮湿的空气,并观察它的生长。左侧图解展示了基本配置图。摄像机(图中并未展示)位于显微镜物镜上方。

摄像机会将雪花生长的过程实时传输到电视监视器上,因此他能够实时观察雪花的生长。一片雪花最快需15分钟才能形成,Libbrecht设计的雪花有些需要2-3个小时才能形成。

在他观察雪花生长的时候,雪花的平面和边缘渐渐变得清晰起来。自然形成的雪花晶体的边缘通常更加圆润,因为它们在离开云朵的时候就有点儿融化了。

有时候水滴会凝结在基底上,如图所示。这些小水滴就像你对着一面冰冷的镜子哈气时上面形成的雾。冰会吸收空气中的水蒸气,因此冰晶附近不会出现水滴凝结的情况。图中两片雪花从这一翼尖到那一翼尖的长度分别为0.36毫米(左)和1.9毫米(右)。

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Libbrecht称这些为基座片上的晶体,因为这些冰片实际形成于基底上,由位于它们中心的小型冰基座支撑着。这个结构有点像扁平的蘑菇。支撑着冰片的冰心非常小,其直径大小约等于人类头发直径大小。更大的雪花在这些小基座上保持平衡——冰比你想象中的更坚固,尤其是单片冰晶体。

本文译自 Snowcrystals& Gizmodo,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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